聚羧酸減水劑常溫合成工藝

王軍

【摘要】本文主要探討了混凝土聚羧酸減水劑常溫合成工藝，從高性能減水劑的化學結構、作用機理出發，以理論為基礎，通過聚合，并合成出具有梳型分子結構聚羧酸減水劑。就聚羧酸減水劑合成及性能試驗進行研究。

【關鍵詞】聚羧酸；減水率；凈漿流動度；強度

引 言

近年來，混凝土已成為當今不可缺少的建筑材料，如何改善混凝土性能，以滿足工程建設需要，是混凝土技術人員和使用人員長期追求的目標。聚羧酸減水劑出現為配制高流動性、高耐久性的混凝土，是改善混凝土的工作度，提高混凝土流動性，在保持工作性能不變的情況下，減少水泥、用水量提高混凝土強度，在保證滿足設計強度的情況下，減少單位體積混凝土的水泥用量，節約水泥；改善混凝土拌合物的可泵性以及其它物理性能。因此混凝土生產企業在高強混凝土的生產中使用聚羧酸減水劑。

1、發展過程

聚羧酸減水劑最早出現在日本，1986年日本觸媒公司第一次取得聚羧酸減水劑專利，從此這種全新的高性能減水劑引起各方重視，國際上紛紛開始了對聚羧酸減水劑研究。20世紀90年代，日本開始了聚羧酸減水劑的實際工程應用和工業化生產。北美和歐洲的聚羧酸減水劑的起步落后于日本，2000年以后，北美和歐洲的聚羧酸減水劑進入了快速發展階段。

1998年起我國開始研究聚羧酸減水劑。2001年上海建筑科學研究院研制成功國內第一例聚羧酸減水劑產品，并于2002年實現工業化生產。從聚羧酸減水劑發明到現在，聚羧酸減水劑已經經歷了二十幾年的不斷發展和改進，進入21世紀后由于高性能混凝土概念已經廣泛被人們接受，混凝土結構的設計更加強調耐久性，聚羧酸減水劑也步入快速發展階段。這類新型的高性能減水劑的性能與以前減水劑相比是如此優異，加上其生產和應用具有綠色環保特點，以至于普遍公認聚羧酸高性能減水劑是新一代減水劑產品，代表著混凝土外加劑行業今后的發展方向。

2、實 驗

2.1 原材料

巰基乙酸，化學純，分子式C2H4O2S，分子量91.1096，密度1.33g/ml；

丙烯酸， 化學純，分子式C3H4O2，相對分子量72.06，相對密度1.05；

過氧化氫，分析純，化學式H2O2，分子量34.01，密度1.13g/ml（20℃）；

TPEG，改性聚醚，分子量2400；

氫氧化鈉，分析純，化學式NaOH，分子量39.9971，密度2.130 g/cm3；

去離子水，工業品

維生素C，分析純，分子式C6H8O6，分子量176.12u

AMPS，化學純，分子式C7H13NO4S，分子量207.24，密度1.45

2.2 主要儀器設備

（1）玻璃儀器

四口燒瓶、回流冷凝管、容量瓶、錐形瓶、溫度計等

（2）主要設備

電動攪拌器，江蘇金壇榮華儀器制造有限公司； 分析天平，上海方瑞儀器有限公司；

水泥凈漿攪拌機，無錫建儀儀器機械有限公司；電熱鼓風恒溫干燥箱，濟南電爐烘箱廠

2.3 實驗過程

2.3.1 常溫條件下聚羧酸減水劑合成

往四口燒瓶中加入計量的去離子水，TPEG改性聚醚，在15-20℃時同時滴加丙烯酸和引發劑水溶液，必須滴加2-3小時，減慢反應速度，提高鏈接質量，反應結束。保溫1小時后，邊攪拌邊加入定量液堿，調節PH值，得到聚羧酸減水劑。

2.3.2 產品性能測試

按照GB/T8077《混凝土外加劑勻質性試驗方法》中規定測定水泥凈漿流動度；GB8076《混凝土外加劑》中規定試驗方法測定混凝土坍落度和混凝土抗壓強度。

3、測試結果

3.1 聚羧酸減水劑與水泥的適應性能

按照2.3.1試驗方法合成自制聚羧酸減水劑，依據GB/T8077《混凝土外加劑勻質性試驗方法》中規定測定水泥凈漿流動度。選用生產中使用的大連長興島臨港工業區天瑞水泥廠生產的P.O42.5水泥。具體數據見下表：

水灰比 水泥（g） 拌合用水（g） 聚羧酸減水（g） 初始凈漿（mm） 1h凈漿（mm）

0.29 300 87 1.0 290 280

從試驗數據來看，聚羧酸減水劑與天瑞水泥有較好的適應性。

3.2 聚羧酸減水劑混凝土強度試驗

混凝土強度試驗以生產中常用配合比進行試驗，在不摻入聚羧酸減水劑和摻量在0.4%聚羧酸減水劑情況下，具體數值見下表：

用水量/kg 坍落度/mm 抗壓強度/MPa

0h 1h 3d 28d

240 200 165 12.3 31.3

170 230 215 23.7 45.2

從混凝土坍落度看，混凝土用水量240kg沒有加入聚羧酸外加劑，混凝土坍落度1小時損失35mm；混凝土用水量175kg加入0.4%聚羧酸減水劑混凝土1小時損失15mm。從混凝土抗壓強度看加入聚羧酸減水劑的混凝土28d抗壓強度值比不加入聚羧酸的混凝土28d抗壓強度值高13.9MPa。

結 論

4.1 從上述試驗中可以看出，在15-20℃條件下合成聚羧酸減水劑可以用在混凝土中；

4.2 通過水泥凈漿試驗，聚羧酸減水劑與水泥有較好適應性；

4.3 聚羧酸減水劑在混凝土中保坍性好，增強混凝土強度好；

4.4該方法合成聚羧酸減水劑，工藝簡單，降低成本，減少污染。

參考文獻

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